莱斯大学研究人员推进复杂的变形软体机器人的制造工作

全球各地的大学研究人员正致力于研发能够按需重新配置自身的软体机器人和医疗植入物。最近，莱斯大学的布朗工程学院的研究人员取得了重大进展，他们成功开发出一种全新的打印技术，该技术能够让物体在受到温度变化、电流或压力刺激时，改变形态。

这种技术被称为反应式4D打印。虽然自2018年以来，科学家们已经能够制造出可以改变形状的结构，但之前的3D打印技术所使用的材料成分，将结构的形状变化限制在了同一平面内。这意味着，这些材料的形态变化无法呈现出凸起或其他复杂的曲线。

为了突破这一局限，研究人员将打印过程和塑形过程进行了分离。他们设计的材料可以在制造完成后，自主地进行形态变化。这个团队采用了一种创新性的方法，即通过依次使用多种反应来打印材料，并决定其如何改变形状。这种新方法并不试图一次性完成所有的形状变化，而是为初始和最终形状的塑造提供了更多的灵活性。

最大的挑战在于创造一种液晶聚合物墨水，这种墨水包含一套相互排斥的分子，并融合了复杂的化学链接。这种墨水的特殊之处在于，它在两种预设的形态之间，可以在加热或冷却时自由变换。研究人员还需面临另一个挑战，那就是找到一种聚合物混合物，这种混合物可以在催化剂中打印，同时仍能保持其原始的预设形状。

目前，这种新工艺还存在一个限制，那就是打印无支撑结构的能力，例如柱子。研究人员正在积极寻找解决方案，以使其能够在打印过程中自我支撑。一旦实现这一目标，将极大地扩展研究人员的打印能力，使其能够创造出更为复杂且富有创意的形态组合。